SISTEMA LAGUNA DE OXIDACIÓN

Las lagunas de oxidación son excavaciones de poca profundidad en el cual se desarrolla una población microbiana compuesta por bacterias, algas y protozoos (que convienen en forma simbiótica) y eliminan en forma natural, patógenos relacionados con excrementos humanos, sólidos en suspensión y materia orgánica, causantes de enfermedades tales como el cólera, el parasitismo, la hepatitis y otras enfermedades gastrointestinales. Es un método fácil y eficiente para tratar aguas residuales provenientes del alcantarillado sanitario.

El sistema esta compuesto inicialmente por un grupo de trampas que atrapan y separan los elementos sólidos no inherentes al diseño del sistema, en etapas siguientes el agua y sus residuos pasan a un sistema de lagunas (una o más) donde permanecen en contacto con el entorno, principalmente el aire, experimentando un proceso de oxidación y sedimentación, transformándose así la materia orgánica en otros tipos de nutrientes que pasan a formar parte de una comunidad diversa de plantas y ecosistema bacteriano acuático.

Luego de este proceso, el agua superficial de las lagunas queda libre entre un 70 y un 85% de demanda química o biológica de oxígeno, los cuales son estándares apropiados para la liberación de estas aguas superficiales hacia la naturaleza de forma que esta última pueda absorber los residuos sin peligro para el medio ambiente y sus especies.

 Existen otras formas de lagunas para el tratamiento de aguas residuales, según su forma de operación pueden ser clasificadas en :

• Lagunas de oxidación aerobias (aireadas): Cuando existe oxígeno en todos los niveles de profundidad.

• Lagunas de oxidación anaerobias (sin aireación): cuando la carga orgánica es tan grande que predomina la fermentación sin oxígeno.

• Lagunas de oxidación facultativas: es el caso que opere como una mezcla de las dos anteriores, la parte superior aerobia y el fondo anaerobio.

• Lagunas de acabado: Son aquellas que se utilizan para mejorar la calidad de los efluentes de las plantas de tratamiento.

Hay muchos mitos y temores infundados sobre las lagunas de oxidación, sin embargo tienen muchos años de funcionar exitosamente en Estados Unidos, Europa y Centro y Sur América. Las lagunas de oxidación son particularmente apropiadas debido a su bajo costo y el método sencillo para construirlas y mantenerlas.

Correctamente diseñadas y construidas, las lagunas para el tratamiento pueden remover efectivamente la mayoría de los contaminantes asociados con las aguas negras municipales e industriales y las aguas lluvias. Los pantanos para tratamiento son especialmente eficaces en la eliminación de problemas y contaminantes tales como la Demanda Biológica de Oxígeno (DBO), no obstante, existen otros contaminantes que pueden ser tratados mediante este sistema de lagunas de oxidación como los sólidos suspendidos, nitrógeno, fósforo, hidrocarbonos y metales. Las lagunas de oxidación son también una tecnología efectiva y segura para el tratamiento y recirculación de agua si se mantienen y operan correctamente.

Se puede construir y operar una laguna de oxidación en una gran variedad de áreas geográficas, incluyendo las regiones áridas, tropicales y montañosas. Incluso se puede tratar las aguas negras con altos niveles de residuos en condiciones climáticas extremas donde ocurre congelamiento. Estos proyectos pueden variar mucho con respecto a tamaño, forma y ubicación, siendo el principal componente limitante el contar con suficiente terreno disponible.

El mantenimiento asociado con los pantanos para tratamiento por lo general se limita al control de las plantas acuáticas invasoras y los vectores (por ejemplo los zancudos o mosquitos). Los vectores se controlan por medio de prácticas conocidas como el manejo integrado de plagas (MIP), por ejemplo introduciendo peces mosquitos o creando habitat para golondrinas u otras aves depredadoras de insectos. La acumulación de sedimento por lo general no se presenta como un problema en una laguna de oxidación que ha sido bien diseñado y operado por lo que muy raramente o nunca se necesita dragar estos ecosistemas.

SISTEMA POR LODO ACTIVADO

El lodo activado es una proceso de tratamiento por el cual el agua residual y el lodo biológico (microorganismos) son mezclados y aerados en un tanque denominado aereador, los flóculos biológicos formados en este proceso se sedimentan en un tanque de sedimentación, lugar del cual son recirculados nuevamente al tanque aerador o de aeración.

En el proceso de lodos activados los microorganismos son completamente mezclados con la materia orgánica en el agua residual de manera que ésta les sirven de alimento para su producción. Es importante indicar que la mezcla o agitación se efectúa por medios mecánicos (aereadores superficiales, sopladores, etc) los cuales tiene doble función 1) producir mezcla completa y 2) agregar oxígeno al medio para que el proceso se desarrolle. La representación esquemática del proceso se muestra en el diagrama mostrado a continuación.

Elementos básicos de las instalaciones del proceso de lodos activados:

• Tanque de aeración: Estructura donde el desagüe y los microorganismos (incluyendo retorno de los lodos activados) son mezclados. Se produce reacción biológica.

• Tanque sedimentador: El desagüe mezclado procedente del tanque aereador es sedimentado separando los sólidos suspendidos (lodos activados), obteniéndose un desagüe tratado clarificado.

• Equipo de aereación: Inyección de oxígeno para activar las bacterias heterotróficas.

• Sistema de retorno de lodos: El propósito de este sistema es el  de mantener una alta concentración de microorganismos en el tanque de aereación.
  Una gran parte de sólidos biológicos sedimentables en el tanque sedimentador son retomados al tanque de aereación.

• Exceso de lodos y su disposición: El exceso de lodos, debido al crecimiento bacteriano en el tanque de aereación, son eliminados, tratados y dispuestos.

Operación básica

1).-Pretratamiento/ Ajuste de Aguas Residuales

En algunos casos las aguas residuales deben ser acondicionadas antes de procederse con ellos el proceso de lodos activados, esto es debido a que ciertos elementos inhiben  el proceso biológico, algunos de estos casos son:

Sustancias dañinas a la activación microbiana ( ej: Cl2 ).

Grandes cantidades sólidos --> Utilización de cribas o rejas, tanque de sedimentación primaria (sólidos fácilmente sedimentables)

Aguas residuales con valores anormales de pH --> Proceso de neutralización indispensable.

Desagües con grandes fluctuaciones de gasto y calidad de las aguas residuales incluyendo concentración de DBO --> Tanque de igualación

2).-Remoción de DBO en un Tanque de aereación.

Las aguas residuales crudas mezcladas con el lodo activado retornado del tanque de sedimentador final es aereado hasta obtener 2 mg/l de oxígeno disuelto o más, en este proceso una parte de materia orgánica contenida en los desagües es mineralizada y gasificada y la otra parte es asimilada como nuevas bacterias.

3).-Separación sólido líquido en el Tanque de Sedimentación

Los lodos activados deben ser separados del licor mezclado provenientes del tanque de aereación este proceso se realiza  en el tanque de sedimentación, concentrándolos por gravedad. La finalidad de este proceso es:

a) Conseguir un efluente clarificado con un mínimo de sólidos suspendidos

b) Asegurar el lodo de retorno.

4).-Descarga del exceso de lodos

Con la finalidad de mantener la concentración de los lodos activados en el licor mezclado a un determinado valor, una parte de los lodos son eliminados del sistema a lechos de secado o a espesadores seguidos de filtros mecánicos (filtros prensa, de cinta etc.) para posteriormente disponer el lodo seco como residuo sólido.

Un aspecto relacionado con la separación de lodos es el concerniente a los flóculos biológicos de los lodos activados, estos están compuestos de bacterias heterotróficas y son el elemento principal para la purificación, tienen dos importantes características  en el proceso :

1). Eficiente remoción de materia orgánica.
2). Eficiente separación de sólidos.

Bacterias

Las bacterias juegan un rol preponderante en el tratamiento biológico. Las bacterias son clasificadas de acuerdo a sus características bioquímicas

a) Clasificación por fuente de energía y carbón:  

b) Clasificación por su forma de vida

1 - De crecimiento suspendido, con existencia de flóculos orgánicos (Lodos Activados).

2 - De crecimiento adherido donde el crecimiento bacterial se realiza en un medio de apoyo (piedras, medio artificial PVC). Utilizado en procesos con filtros percoladores.

c) Clasificación por uso de oxígeno

Los organismos aeróbicos existen solo cuando existe una fuente de oxígeno molecular.

Organismos anaeróbicos cuya existencia esta condicionada a la ausencia de oxígeno.
Organismos facultativos tiene la capacidad de sobrevivir con o sin oxígeno.

OTROS MICROORGANISMOS

Estos son animales, plantas y protistas, en su conjunto comparados con las bacterias casi no contribuyen en el proceso de purificación, pero dado que por su tamaño son más fácilmente identificables, nos sirven como organismos indicadores en el control y manejo del proceso de lodos activados.

Básicamente la remoción de la materia orgánica en las aguas residuales es producida por dos procesos:

• Mineralización (gasificación) por acción de las bacterias heterotróficas y por la biosíntesis o crecimiento de las bacterias.

• La síntesis biológica: Se manifiesta como la adsorción de las sustancias procedentes del agua residual metabolizadas y manifestada como nuevos (células) microorganismos.

Descripción de algunas variaciones del proceso de lodos activados:

Estabilización por contacto: En este sistema el agua residual y el lodo activado es mezclado brevemente (20 - 30 minutos),tiempo necesario para que los microorganismos  adsorban los contaminantes orgánicos en solución, pero no el necesario para que ellos asimilen en la materia orgánica. El licor mezclado es sedimentado y derivado  a otro tanque de aereación por un periodo de 2 a 3 horas para luego ser mezclado con el afluente ingresando al primer tanque de aereación.

Aereación  por etapas: Esta modificación consiste en que el flujo de agua residual es introducida al tanque aereador por varios puntos.

En los puntos de alimentación se esparce  la demanda de oxígeno en el aereador resultando una mayor eficiencia de uso del oxígeno.

Aereación extendida: Su diagrama de flujo es esencialmente la misma que un sistema de mezcla completa excepto que no tiene sedimentador primario.

El tiempo de retención hidráulico varia de 18 a 36 horas. Este periodo de aereación permite que las aguas residuales y  lodo sean  parcialmente digeridos en el tanque aereador, permitiendo su disposición sin ser necesaria una gran capacidad de digestión. Una variación del sistema de aereación extendida es la llamada zanja de oxidación.

PROCESO PARA UNA LAGUNA AEROBICA

LAGUNA AERÓBICA (2)

LAGUNA AERÓBICA (1)

TAMIZ

REJAS

EFLUENTE

AFLUENTE